Обгрунтування параметрів сталевого кріплення при бурінні шахтних вертикальних стволів

2. Запропонована і реалізована нова математична модель круглого пружного плоского днища з радіальними ребрами, що дозволяє, у відмінності від існуючих інженерних методик розрахунку, враховувати концентрацію напружень в пластині в зоні її стикування з ребрами.

3. Отримані нові залежності визначення ефективної величини жорстко-сті силових шпангоутів при довільному їх числі, з урахуванням специфіки конструкції і роботи обсадної колони.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і ре-комендацій підтверджується:

– використанням класичних методів теорії тонкостінних оболонок, по-рівнянням аналітичних результатів з результатами, отриманими чисельним методом (метод скінченних елементів) розходження складає не більш 20%;

– позитивними результатами впровадження основних положень дисер-таційної роботи при зведенні кріплення стволів ДВАТ «Донецьке ШПУ по бурінню стволів і свердловин».

Наукове значення роботи полягає в розробці методами теорії пруж-ності і будівельної механіки нового способу розрахунку НДС обсадних труб, що враховує спільність деформацій оболонки з торцевим диском днища та кільцевими і повздовжніми ребрами жорсткості, отримані нові залежності визначення ефективної величини жорсткості силових шпангоутів при довіль-ному їх числі, з урахуванням специфіки конструкції та роботи обсадної коло-ни.

Практичне значення роботи.

1. Розроблена методика визначення раціональних параметрів конструк-ції, при проведенні проектного розрахунку, і допоміжних елементів (сталеве днище, з’ємний бандаж) сталевої обсадної колони для кріплення шахтних ве-ртикальних стволів;

2. Розроблені технологічні регламенти проведення монтажних робіт при зведенні кріплення свердловин великого діаметра сталевою обсадною колоною.

Реалізація висновків і рекомендацій роботи. Дослідно-промислова перевірка основних положень дисертації проводилася при проектуванні конструкцій секцій сталевого кріплення та вибору технологічних регламентів їх монтажу при будівництві вентиляційного ствола на ДП «Селідоввугілля» шахта «Україна».

Особистий внесок здобувача Автором самостійно сформульовані ціль і завдання дослідження, наукові положення, виводи і рекомендації з роботи. Авторові належить дослідження напружено-деформованого стану і стійкості обсадної колони як циліндрової оболонки і аналіз отриманих результатів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи докладалися на: IV Міжнародній конференції «Буріння свердловин в ускладнених умовах» (м. Донецьк, 2006 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Форум гірників – 2007» (м. Дніпропетровськ, 2007 р.).

Публікації. За результатами виконаних в дисертації досліджень опуб-ліковані 5 наукових праць, у тому числі 4 у фахових спеціалізованих видан-нях, затверджених ВАК України, 1 – у збірниках матеріалів конференцій.

Структура і об'єм дисертації. Дисертація містить вступ, 5 розділів, висновки, список використаних джерел з 88 найменувань на 8 сторінках і 8 додатків. Загальний обсяг дисертації 158 сторінок, зокрема 118 сторінок ос-новного тексту, 50 рисунків і 3 таблиці.

 

 

Вступ містить загальну характеристику роботи. Обґрунтована актуаль-ність теми дисертаційної роботи, наведені новизна і практичне значення отриманих результатів, вказаний особистий внесок автора в роботу, сформу-льовані мета і задачі досліджень.

У першому розділі проаналізований стан питання проходки вертика-льних гірничих виробок бурінням, їх кріплення і існуючі методи розрахунку сталевого кріплення.

У практиці вітчизняного шахтного будівництва значний внесок в до-слідження процесів буріння та кріплення стволів і свердловин великого діа-метра внесений науково-дослідними, проектно-конструкторськими і навча-льними організаціями: ВАТ НПО „Бурова техніка” (м. Москва, Росія), Укр-НДІОМШБ (м. Харків, Україна), ВНДІПромтехнологія (м. Москва, Росія), Інститут гірничої справи ім. А.А. Скочинського (м. Люберці, Росія), ДІОС (Донецьк, Україна), ВАТ „Півддипрошахт” (м. Харків, Україна), КузНДІшах-тобуд (м. Кємєрово, Росія), МДГУ (Москва, Росія), РосДГУ (м. Москва, Ро-сія), НГУ (м. Дніпропетровськ, Україна), ВАТ „Уралмашзавод” (м. Єкатери-нбург, Росія), ВАТ „Трест Шахтоспецбуд” (м. Солігорськ, Білорусь), ДХК «Спецшахтобуріння» (м. Донецьк, Україна) та ін. Ними створені комплекси бурового обладнання, технологічні схеми ведення робіт, методичні основи розрахунку кріплення, необхідний комплекс нормативної документації.

Основу сучасної школи буріння свердловин великого діаметра склада-ють роботи провідних вітчизняних інженерів і вчених: Маньковського Г.І., Федюкіна В.А., Купчинського І.Л., Качана В.Г., Булаха Г.І., Левіта В.В., Жи-ленка Н.П., Краснощека О.А., Литинського Ю.В., Агаркова А.К., Астраханя А.П., Ерофеєва Л.М., Маліованова Д.І.; і зарубіжних фахівців: Брюммера К.Х., Резнера Е., Лешхорна Ф., Хеннеке Й., Мюллера Р., Тоншайдта Г.В.

Завдяки проведеним дослідженням і накопиченому практичному досві-ду спорудження стволів та свердловин, буріння широко і з високою ефектив-ністю впроваджувалося в гірничодобувну промисловість. Не дивлячись на це простежується тривалий застій в динаміці розвитку техніко-економічних по-казників будівництва стволів і свердловин великого діаметра, не спостеріга-ється розвиток і вдосконалення технологічних схем ведення робіт і констру-кцій кріплення, не відбувається модернізація обладнання, що суперечить те-нденції розвитку шахтного будівництва в світових гірничодобувних країнах. При всьому цьому визначається перспективний напрямок розвитку техноло-гії буріння стволів великого діаметра, який полягає в просторовому і часово-му поєднанні технологій буріння і буропідривних робіт.

Найбільше розповсюдження при кріпленні стволів і свердловин вели-кого діаметра в умовах Донбасу отримали сталеві секційні кріплення, що зу-мовлене високою універсальністю застосування їх в різних гірничо-геологічних умовах. Використання інших видів кріплення носить епізодич-ний характер.

Дослідженням міцності і стійкості сталевих обсадних колон присвячені роботи: Яковлева Ф.І., Гайворонського А.А., Булгакова Б.В., Саркісова Г.М., Буличєва Н.С., Еременко Т.Е., Добровольського Г.Б., Мочернюка Д.Ю. та ін.

Більшість існуючих методів розрахунку обсадних труб не знайшли за-стосування при проектуванні сталевого кріплення великого діаметра (понад 2 м), що пов'язане зі специфікою їх роботи і конструкції. У зв'язку з чим унас-лідок